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第2章 金属材料的结构与凝固

工程材料（包括金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料）的性能主要取决于其化学成分、组织结构及加工工艺过程。在制造、使用、研究和发展固体材料时，材料的内部结构是非常重要的研究对象。所谓结构就是指物质内部原子在空问的分布及排列规律。本章将主要讨论金属材料的结构，对于高分子材料和陶瓷材料的结构将在第8章和第9章重点介绍。

材料按照结合键、原子或分子的大小不同，可在空间组成不同的排列类型即不同的结构。材料结构不同，则性能不同；材料的种类和结合键都相同，但是原子排列的结构不同时，其性能也有很大的差别。通常按原子在物质内部的排列规则性将固体材料分为晶体和非晶体。

所谓晶体是指原子在其内部沿三维空间呈周期性重复排列的一类物质。几乎所有金属、大部分的陶瓷以及部分聚合物在其凝固后具有晶体结构。晶体的主要特点是：①结构有序；②物理性质表现为各向异性；③有固定的熔点；④在一定条件下有规则的几何外形。

所谓非晶体是指原子在其内部沿三维空间呈紊乱、无序排列的一类物质。典型的非晶体材料是玻璃。虽然非晶体在整体上是无序的，但在很小的范围内原子排列还是有一定规律的，所以原子的这种排列规律又称“短程有序”，而晶体中原子排列规律性又称为“长程有序”。非晶体的特点是：①结构无序；②物理性质表现为各向同性；③没有固定的熔点；④热导率和热膨胀性小；⑤在相同应力作用下，非晶体的塑性形变大；⑥组成非晶体的化学成分变化范围大。